Диапазон скоростей полета

 

Продолжаем разговор о медленных и быстрых парапланах. Рассмотрим минимальную, максимальную и балансировочную скорость.

Минимальная скорость(20...25 км/ч). Скорость, близкая к минимальной, используется при парении в слабых спокойных потоках. В этом случае легче парить на парапланах с меньшей минимальной скоростью.

Балансировочная (установочная) скорость. (32...40 км/ч). На этой скорости параплан летит при отпущенных стропах управления. Увеличение балансировочной скорости ограничено из-за сложностей с сертификацией безопасности при асимметричных складываниях. Так что, если ваш аппарат летает на 40 км/ч при классе безопасности «стандарт», то его конструктора и тест-пилоты здорово потрудились.

Максимальная скорость.(40...55 км/ч) В парапланерном мире постоянно идет гонка за скорость. Скоростной параплан пробьет сильный ветер, быстро проскочит нисходящий поток и в итоге выиграет у более тихоходного соперника. Рост скорости ограничивают все те же требования безопасности при складываниях. Конструкторы же борются с ограничениями: изобретают новые, более устойчивые профили, доводят аэродинамику до совершенства, и уже добились вполне устойчивого полета на 55 км/ч.

 

 

Управляемость

 

Тот факт, что на хорошо управляемом аппарате приятно летать, не вызывает сомнений. Остается разобраться, что такое хорошая управляемость.

Стропами управления мы можем изменить скорость и направление полета. Важной характеристикой являются допустимый ход управления и диапазон изменения скорости. Чем шире скоростной диапазон, тем более лихие маневры может закладывать пилот без боязни вызвать срыв потока.

Ход управления на параплане класса «стандарт» должен быть больше 60 см. Очень удобно управлять парапланом с небольшим и плавно увеличивающимся усилием на стропе управления и «упором» усилия перед срывом. В этом случае существенный рост нагрузки на стропах управления предупреждает пилота: «осторожно, близок срыв потока».

Критериями проверки управляемости служит серия маневров. Пилот выполняет «горку», серию разворотов и спиралей разной интенсивности. Оцениваются время выполнения маневра, потеря высоты, крен и колебания при входе и выходе из виража. Хороший параплан легко входит в вираж и устойчиво стоит в нем, сохраняя постоянными радиус поворота и скорость полета. Крыло должно «следовать за клевантой», позволяя пропорционально и точно менять радиус виража. Недостатками считается как избыточное «заныривание» параплана в поворот так и «выныривание» из него.

При «заныривании» параплан стремиться набрать скорость и перейти в глубокую спираль. Подобное поведение допустимо и даже удобно при лихом пилотировании, но не приемлемо при обработке потоков из-за существенных потерь высоты.

При «выныривании» параплан теряет скорость при повороте, уменьшает угол крена и увеличивает радиус виража. Попытка ускорить поворот клевантой может, закончится срывом потока. Подобное поведение мешает обработке потоков и ухудшает безопасность.

 

Отчего же зависит управляемость параплана? Из опыта конструирования и испытаний различных моделей парапланов можно сделать вывод о преимущественном влиянии трех факторов:

1. Закон затягивания клеванты. При сильном затягивании края крыла, параплан становится более поворотливым, но ухудшаются его срывные характеристики.

2. Аэродинамическая и геометрическая крутка крыла улучшает управляемость, но может уменьшить устойчивость к складываниям, поведению на опасных режимах полета.

3. Форма крыла при виде спереди (арочность).

 

 

 

«по радиусу»        «домиком»     «эллиптическая»

 

Классическое распределение по радиусу имеет минимальные потери из-за кривизны крыла, но частенько не обеспечивает должной управляемости.

«Домик» показал прекрасные показатели входа в поворот, но парапланы с таким законом арочности плохо демпфируют раскачку по крену.

Эллиптический закон распределения арочности позволяет получить компромисс между первыми двумя вариантами. Именно он чаще всего и используется.

Сейчас существует множество парапланов, и каждый имеет свой характер - управляемость.

 

      Устойчивость. Очень важная слагающая безопасности. Устойчивый параплан сложнее ввести в опасный режима и легче вывести.

Устойчивость выбранного режима полета обеспечивается низким положением центра тяжести параплана. Этот тип устойчивости называют маятниковым, и его основной характеристикой является скорость затухания колебаний (демпфирование). Улучшение демпфирования по тангажу (вперед-назад), в основном, осуществляется за счет аэродинамики крыла. Демпфирование по крену можно усилить, применив специальный закон арочности.

Устойчивость профиля крыла к складываниям можно улучшить, применяя специальные профили.

Подобные профили создают пару сил, подкручивающую носик крыла на малых углах атаки. Сложность применения подобного профиля в огромном объеме доводочных работ.

Как вы видите, задача улучшения характеристик сложна и разнообразна, так как все они взаимосвязаны.

 

 

Скорость и качество

Что такое поляра...

Как известно, эта незамысловатая кривая выражает зависимость между горизонтальной и вертикальной составляющими воздушной скорости. Пилоту-парапланеристу важно знать несколько важнейших точек поляры.

- Скорость срыва. Это левая граница поляры, медленнее этой скорости параплан летать не может. В среднем 20...22 км/ч.

- Минимальная скорость снижения. Как правило, ей соответствует малая горизонтальная скорость, в среднем 25...29 км/ч

- Скорость максимального качества. При этой скорости отношение V_х/V_у максимально. В среднем 28...35 км/ч.

- Максимальная скорость. Как правило, достигается при брошенных клевантах. В среднем 34...38 км/ч.

- Максимальная скорость с акселератором. Это правая граница поляры... если у Вас есть акселератор. В среднем от 42 до 55 км/ч.

 

С помощью поляры (если она у Вас есть) можно легко определить качество Вашего параплана на любом полетном режиме. Достаточно взять по графику V_х и V_у на интересующем Вас режиме и найти их отношение — это и будет искомая величина. Еще проще находится угол планирования в спокойном воздухе. Проведите из начала координат прямую до пересечения с полярой - угол ее наклона будет равен углу наклона траектории Вашего крыла на этом режиме. А максимальному качеству соответствует касательная к поляре. Этот важный факт пригодится нам ниже, равно как и то, что поляра параплана обычно выпукла вверх.

Качество параплана "сильно зависит от скорости. Небольшое на левой границе поляры, она постепенно возрастает при увеличении скорости и в каком-то диапазоне скоростей остается почти постоянным. При дальнейшем увеличении скорости она снова начинает падать, сначала неохотно, а потом все быстрее и быстрее. На акселераторном режиме качество может упасть очень сильно, и лишь немногие спортивные машины способны планировать на акселераторе более или менее полого. У современного параплана среднего класса качество на предсрыве около четырех, на обычных режимах колеблется от 6 до 8 и на акселераторе снова падает примерно до «пятерки».

Из всего вышеизложенного следует вполне очевидный вывод: хотите спланировать подальше - держите скорость чуть ниже максимальной, равную скорости максимального качества. Качество будет наилучшим, а угол планирования - наименьшим. Но этот вывод справедлив только в штиль, когда скорость параплана относительно воздуха (воздушная скорость) совпадает со скоростью относительно, … то есть путевой скоростью.

А как быть, если есть ветер или потоки?

 

... И как ей пользоваться

 

Давайте задумаемся, как поведет себя путевая скорость параплана при наличии ветра. Путевая скорость - это векторная сумма скорости ветра и воздушной скорости Вашего крыла. Значит, при полете против ветра путевая скорость = воздушная скорость минус скорость ветра, и наоборот, при полете по ветру путевая скорость = воздушная скорость плюс скорость ветра. У планеристов есть хороший метод анализа скоростей на этот случай: берем поляру и сдвигаем ее вправо на величину скорости ветра для анализа полета по ветру или влево - для анализа полета против ветра. В результате мы получим зависимость между горизонтальной и вертикальной составляющими путевой скорости. Очевидно, угол планирования можно определять с помощью такого графика так же, как и с помощью поляры, просто проводя из начала координат прямую до пересечения с графиком. Чем сильнее встречный ветер, тем более влево сдвигается наша кривая, тем круче становится угол планирования... И тут самое время вспомнить о том, что поляра параплана выпукла вверх. При сдвиге поляры влево касательная к ней, проведенная из начала координат, сдвинется вправо, в область более скоростных полетных режимов. Значит, чтобы планировать против встречного ветра наиболее полого, надо отпустить клеванты полностью, и, может быть, даже придавить акселератор. Вывод достаточно прозрачный...

При планировании по ветру все происходит наоборот. Поляра сдвигается вправо, и прямая, выпущенная из начала координат коснется нашей кривой левее, чем это было бы при штиле. Значит, при полете по ветру минимальный угол планирования достигается на слегка приторможенном крыле! Этот факт, только что строго доказанный нами, иногда приводит в смущение даже опытных пилотов - обычно считается, что при полете по ветру надо «становиться на качество», то есть держать крыло на скоростном режиме, соответствующему максимальному аэродинамическому качеству.       

Теперь вооружившись тем же методом анализа, подумаем о планировании в восходящих или нисходящих потоках. В этом случае для получения зависимости между вертикальной и горизонтальной составляющими путевой скорости надо будет сдвигать поляру... конечно же, вверх или вниз! Вверх - для анализа полета в восходящем потоке, вниз - для полета в «нисходняке». Кривизна поляры в этом случае сработает, подтверждая известное правило: замедляемся в термике и ускоряемся в нисходящем потоке. Правда, это правило не всесильно — не стоит забывать о том, что большой ход акселератора сильно ухудшает качество. Передавить акселератор в «нисходняке» достаточно легко, не забывайте об этом и постоянно следите за углом планирования. Если же Вы влетели в широкий мощный термик, то, притормозив крыло в разумных пределах, Вы сможете лететь как на самолете - угол наклона траектории может стать нулевым или даже положительным.

Наконец, с помощью такого метода можно искать оптимальные режимы планирования при наличии, как ветра, так и вертикальных потоков. Чтобы не путаться с направлением сдвига графика - поляры, представьте, что параплан летит из начала координат - и все встанет на свои места. Подобный алгоритм, как правило, «зашит» в большинство современных профессиональных парапланерных приборов, способных анализировать условия полета «на ходу» и предупреждать пилота о необходимости ускориться или, наоборот, замедлиться для получения минимального угла планирования. Мы же получим тот же результат с помощью ручки, линейки и листа бумаги!

 

Парадокс «ушей»

 

Итак, вспомним, от чего зависит воздушная скорость параплана. Прежде всего, она определяется нагрузкой на крыло, точнее корнем из нее. При сложенных «ушах» площадь крыла падает - значит, воздушная скорость должна увеличиться. Но горизонтальная проекция воздушной скорости зависит еще и от качества крыла - чем ниже качество, тем круче угол планирования, тем меньше проекция воздушной скорости на горизонталь. Не стоит объяснять, что болтающиеся в потоке сложенные «уши» превращаются в обузу, уменьшая качество параплана и увеличивая угол планирования. Значит, сложенные «уши» одновременно увеличивают горизонтальную проекцию воздушной скорости за счет увеличения самой скорости и уменьшают ее, поворачивая вектор воздушной скорости вниз. Какая тенденция победит?… Увы, это зависит от модели параплана и площади сложенных законцовок. В целом можно утверждать, что учебные парапланы на сложенных ушах чаще всего уменьшают свою горизонтальную воздушную скорость, а спортивные с большой вероятностью ее увеличивают. В некоторых случаях можно получить заметный прирост горизонтальной воздушной скорости, сложив «уши» и задавив акселератор. Но этот трюк проходит далеко не с каждым крылом. Владельцам «Навигаторов», например, такой режим строго противопоказан, а счастливые хозяева «Грандов», наоборот, могут летать на акселераторе, сложив чуть ли не полкрыла. Если же Ваш параплан предназначен для начинающих, то знайте: если Вас сдувает, то, сложив «уши», Вы только ухудшите свое положение - вероятнее всего, крыло начнет очень резво «сыпаться» вниз, но и назад Вас понесет быстрее. Во всяком случае, проконсультируйтесь по скоростным режимам на «ушах» на фирме-производителе Вашего параплана, а не у того пилота, который продал Вам его за сто баксов, утверждая, что это лучшее крыло в мире... И помните, что если Вам не хватает скорости, то лучше использовать акселератор.

 

Термик

 

Ну вот, мы вроде бы разобрались со скоростными режимами параплана на планировании. Но полет почти никогда не состоит из одних только планирующих режимов, надо иногда набирать высоту. И вот тут-то у параплана и появляются преимущества над всеми другими парителями, кроме, конечно, птиц...

Давайте вспомним, как устроен типичный термик. Самый быстрый подъем, мы встречаем в центре потока; по мере удаления от этого «ядра» скорость подъема воздуха постепенно падает, достигая нуля на границе потока и переходя затем в «минуса». Если мы хотим набирать высоту как можно быстрее (а кто же этого не хочет?), то надо держаться как можно ближе к центру потока, то есть становиться в спираль с, по возможности, меньшим радиусом. Но тут мы наталкиваемся на серьезную проблему: чем уже спираль, тем больше получается скорость снижения. Попробуйте поспиралить в спокойном воздухе с прибором на колене - и Вы сами в этом убедитесь. Важно и то, что радиус спирали сильно зависит от воздушной скорости - чем сильнее мы затормозимся, тем меньше окажется радиус виража. Вот оно, главное преимущество параплана! Если задаться скоростью снижения, скажем, в полтора метра в секунду (вполне достаточно для обработки термиков), то параплан впишется в радиус спирали около тридцати - сорока метров, дельтаплану потребуется уже примерно шестьдесят метров, а планер не уложится и в сотню!.. Значит, параплан может стоять в спирали вблизи самого центра потока, там, где секундный подъем максимален, и не «сыпаться» при этом вниз. За счет своей замечательной способности крутить узкие спирали с малым снижением параплан может десятками минут «выживать» в таких узких и слабых потоках, где дельтаплан или планер не продержался бы и нескольких секунд! Конечно, на переходах от потока к потоку параплан не может сравниться со скоростными парителями, которые легко «пробивают» ветер, зато в потоках легкое маневренное крыло почти всегда оказывается в выигрыше...

 

Заключение

Итак, наши основные выводы:

При полете по ветру или в потоке слегка притормаживайтесь, а при полете против ветра или в «нисходняке» - ускоряйтесь. Это приблизит угол Вашего планирования к минимальному.

Не старайтесь на переходах выжимать акселератор «до упора» - это заметно ухудшает качество и угол планирования.

Не пытайтесь использовать «уши» для повышения горизонтальной скорости, если у Вас медленный или неспортивный параплан. Осторожно относитесь к использованию акселератора при сложенных «ушах».

При работе в восходящих потоках старайтесь держать небольшой радиус спирали, но не уменьшайте его до предела – иначе скорость снижения станет слишком большой для обработки потока.

Тема № 7. Опасные режимы полета параплана

 

Изучаемые вопросы:

Асимметричный подворот

Авторотация

Подворот центральной части крыла

Полный фронтальный подворот

Симметричный подворот крыла типа «большие уши»

Асимметричный срыв потока

Полный срыв потока

Глубокий срыв

«В-срыв»

 

В курсе аэродинамики мы рассматривали диапазон полетных скоростей параплана. Как оказалось, параплан не может летать слишком быстро (малый угол атаки - опасность складывания) или слишком медленно (большой угол атаки - опасность срыва потока). Очевидно, что превышение допустимого хода управления (клеванты, акселератор) может вывести крыло на предельные углы атаки и вызвать возникновение опасного режима полета.

Вывести параплан из допустимого диапазона можно и, не превышая заявленный производителем ход управления. Резкое, грубое пилотирование, выполнение серии крутых поворотов может вызвать динамический (за счет раскачки) выход на опасный режим.

Казалось бы: «Не дергай клеванты и безопасность обеспечена». Но, к сожалению, существует такой коварный процесс, как атмосферная турбулентность. Мощный удар воздуха способен вывести на опасный режим даже учебный параплан. Поэтому новичкам запрещают полеты в сильный порывистый ветер.

 

Итак, мы имеем три причины выхода параплана на опасные режимы:

1. Превышение допустимого хода управления.

2. Резкое, грубое пилотирование.

3. Атмосферная турбулентность.

 

Эта троица замечательно сочетается, и если грубое управление приблизило параплан к опасной грани, то даже незначительная турбулентность способна сокрушить параплан.

Не следует панически бояться опасных режимов. Параплан класса «стандарт» способен самостоятельно вернуться к нормальному полету, а ваши умелые действия могут существенно ускорить этот процесс.

Не будьте и самоуверенны. Всегда следует помнить, что не бывает абсолютно надежной техники, тем более что никто не застрахует вас от сюрпризов пятого океана земли.

Настоящий пилот должен:

1. Знать все виды опасных режимов.

2. Уметь быстро определять вид режима, в который попал.

3. Знать что делать.

4. Уметь прогнозировать ситуацию, так как режимы частенько сменяют друг друга.

Классификация опасных режимов полета

По характеру возникновения все опасные режимы можно разделить на две группы.

1. Режимы, вызванные малыми углами атаки (подскладывания)

- Асимметричный подворот.

- Авторотация.

- Подворот центральной части крыла.

- Полный фронтальный подворот.

- Симметричный подворот типа «большие уши».

2. Режимы, вызванные большими углами атаки (срывы).

- Асимметричный срыв потока.

- Полный срыв потока.

- Глубокий срыв потока.

- В-срыв.

Попробуем внимательно разобрать все режимы, используя схему: Что происходит? - Ощущения? - В чем опасность? Что делать?

Режимы, вызванные малыми углами атаки (подскладывания)

Обычно режимы этой группы возникают на повышенной скорости полета или «клевках» параплана. В этих случаях угол атаки мал, и даже небольшой нисходящий поток способен сложить крыло. В зависимости от характера складывания параплан попадает в тот или иной режим.